CN203773830U - 一种凸透镜成像实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种凸透镜成像实验装置，属于教学用具技术领域，主要解决以蜡烛作为光源稳定性差等诸多的技术缺陷。该装置包括导轨及设置在导轨上的凸透镜、光屏和光源板，光屏和光源板分布在凸透镜的两侧，凸透镜、光屏和光源板的水平中心线在同一条直线上，所述光源板的中心处开设一凹槽，凹槽内安装有光源，且光源与光源板靠近凸透镜一侧的板面处于同一平面，光源板与导轨滑动联接，所述光源为电光源。本实用新型所用的光源稳定，光源高度易于测量，光源成像清晰并便于测量，教学演示效果好，光源相对于凸透镜的位置可自动调节，增强了教学的趣味性。

Description

一种凸透镜成像实验装置

技术领域

本实用新型属于教学用具技术领域，涉及一种凸透镜成像实验装置，特别涉及一种成像光源为电光源的凸透镜成像实验装置。

背景技术

凸透镜成像规律实验是中学教材中重要物理实验，其实验目的是通过借助特定的教学设备引导学生认知凸透镜的成像规律。完成凸透镜成像规律实验所需的教学设备主要包括光具座、凸透镜、光源和光屏等部件。实验时，在凸透镜的两侧分别放置光源和光屏，通过移动光源或光屏相对于凸透镜的距离，使得光源在光屏上成清晰的像。

目前在教学中，所用光源通常为蜡烛，但以蜡烛为光源存在较多的缺陷。这些缺陷主要包括使用蜡烛进行实验，具有一定的不安全性；蜡烛燃烧产生的气体和冒出的黑烟，让实验者感觉不舒服；蜡烛烛焰裸露在空气中，易受气流影响而晃动，光源稳定性差，导致烛焰和烛焰的像的高度不便于测量；随着蜡烛的燃烧，蜡烛的高度在减小，烛焰的像随之往上移动动，成像高度测量不稳定；使用蜡烛作为光源时，最清晰的像的位置不易确定；滴下来的蜡不便于清理，易污染放置光源。

专利CN2645158Y（公告日2004年9月29日）公开了一种凸透镜成像实验仪，具有物体和成像的坐标直观的技术效果，但其所用光源是蜡烛，存在上述以蜡烛为光源的种种缺陷。专利CN201622748U（公告日2010年11月03日）公开了一种多功能成像教具，以发光二极管作为光源，克服了蜡烛作为光源的技术缺陷，但光源和光屏的位置不可调节，只可手动移动立板，并且不具有测量间距所用的标尺。

因此，需要对现有凸透镜成像规律实验的教学设备进行改进，提高本实验的教学效果。

发明内容

本实用新型主要针对以蜡烛作为常用光源的上述技术问题，对构成光源的部件进行了改进，并设计了一种光源稳定、成像效果好、操作简单的凸透镜成像实验装置。

本实用新型采取的技术方案是：

一种凸透镜成像实验装置，包括导轨及设置在导轨上的凸透镜、光屏和光源板，光屏和光源板分布在凸透镜的两侧，凸透镜、光屏和光源板的水平中心线在同一条直线上，所述光源板的中心处开设一凹槽，凹槽内安装有光源，且光源与光源板靠近凸透镜一侧的板面处于同一平面，所述光源为电光源。

所述电光源为数码管，光源板远离凸透镜一侧的板面上固定有光源壳体，所述光源壳体內设置有与光源相联接的电源、开关和导线。

所述光屏靠近凸透镜的一侧的中部设置有读取成像高度的刻度。

所述导轨为两个且相互平行，导轨所在平面与水平面相平行，导轨端部与两个光具座固定联接。

所述光具座之间固定有标尺，标尺与导轨相平行。

所述导轨上设置有沿导轨滑动的光屏支座、凸透镜支座和光源支座，所述光屏支座与光屏相联接，凸透镜支座与凸透镜相联接，光源支座与光源板相联接。

所述光具座上安装驱动电机，驱动电机与光源支座之间固定有伸缩杆，驱动电机通过伸缩杆驱动光源支座沿导轨滑动。

所述导轨的内侧对称开设带有凹槽的轨座各一个，光屏支座、凸透镜支座和光源支座与导轨相联接的联接段的端部分别均设置有滚轮，光屏支座、凸透镜支座和光源支座分别通过滚轮在轨座内移动。

本实用新型的优点是：

（1）本实用新型的光源为电光源，光源优选为数码管，很好的回避了以蜡烛作为光源的种种缺陷，并且选用人肉眼比较敏感的红色光源，光屏上呈现的像特别清晰，光源稳定性好，教学演示效果好。光源若为数码管，光源的高度可以预先测定，减少实验过程中的测量过程。

（2）本实用新型的光屏上具有可读取成像高度的刻度，无需再用刻度尺，便于在光屏上直接读取成像高度。

（3）本实用新型设置有驱动电机和伸缩杆，驱动电机驱动伸缩杆，伸缩杆带动光源移动，取代了手动操作，同时也增加了教学演示的趣味性。

以下将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是凸透镜成像实验装置示意图。

图2是带有驱动电机和伸缩杆的凸透镜成像实验装置示意图。

图3是光源安置位置示意图。

图4是导轨断面结构示意图。

附图标记说明：1、光具座；2、导轨；3、光源支座；4、光源板；5、固定抱臂；6、凸透镜；7、光屏；8、伸缩杆；9、驱动电机；10、光源；11、标尺；12、光屏支座；13、轨座；14、滚轮；15、凸透镜支座。

具体实施方式

实施例1：

凸透镜成像规律实验是中学教材中重要的物理实验，通常光源选用蜡烛，具有诸多的缺陷。为克服蜡烛光源的技术缺陷，本实施例提供了一种凸透镜成像实验装置。

如图1所示，所述的凸透镜成像实验装置包括光具座1、导轨2、凸透镜6、光屏7、标尺11、光源10、光源支座3、光源板4、光屏支座12和凸透镜支座15。其中，光具座1优选为两个，与导轨2固定联接。导轨2由两根不锈钢管或钢棒组成，导轨2也可以是两根塑料管或塑料棒，或是其他起相同作用的柱体。构成导轨2的两根柱体相互平行，导轨2端部与光具座1固定联接，并且导轨2所在平面与水平面相平行。

所述光源支座3、光屏支座12和凸透镜支座15均设置在导轨2上，光源支座3、光屏支座12和凸透镜支座15的形状可以均为“⊥”形，均包括与导轨2相联接的水平段和垂直段，光屏支座12的垂直段上部与光屏7相联接，凸透镜支座15的垂直段上部与凸透镜6相联接，光源支座3的垂直段上部与光源板4相联接。光屏7和光源10分别位于凸透镜6的两侧。标尺11与导轨2相平行且与光具座1固定联接，所述的光具座1可以为2个，在2个光具座1之间固定标尺11，方便读取光源10与凸透镜6之间的距离、以及凸透镜6与光屏7之间的距离。

需要说明的是，凸透镜6、光屏7和光源10的水平中心线在同一条直线上，确保只在水平方向上移动光屏7和光源10即可获得光源10的像。如图3所示，光源支座3的水平段的端部对称开设有圆孔，导轨2通过圆孔，光源支座3可沿导轨2滑动。同样，光屏支座12的水平段的端部对称开设有圆孔，导轨2通过圆孔，光屏支座12可沿导轨2滑动，凸透镜支座15的水平段的端部对称开设有圆孔，导轨2通过圆孔，凸透镜支座15可沿导轨2滑动。

光源10可以这样设置在光源板4上：在光源板4的中心处开设一凹槽，可以将光源10镶嵌在凹槽内，且光源10与光源板4靠近凸透镜6一侧的板面处于同一平面。如此设置光源10是为了便于读取光源10与凸透镜6之间的距离，降低测量误差。除将光源10镶嵌在凹槽内的方式外，还可以用万能胶将光源10固定在凹槽内，或用其他效果等同的方式固定光源10。在光源板4远离凸透镜6一侧的板面上固定有光源壳体5，所述光源壳体5內设置有与光源10相联接的电源、开关和导线。其中，电源、开关、导线和光源10构成闭合回路，开关控制光源10的开启或关闭。在实施凸透镜成像规律实验前，接通开关，光源10开启，通过滑动光源支座3和光屏支座12来改变光屏7和光源10相对于凸透镜6的距离，在光屏7上获得光源10的清晰的像，读出标尺11，获得光源10与凸透镜6之间的距离、以及凸透镜6与光屏7之间的距离，得出凸透镜6的成像规律。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例的光源10优选为数码管，并且通电后数码管可以显示“6”字。通电后的数码管显示红色。数码管安装在光源板4中的方法为：在光源板4的中心处开设一个高3厘米，宽2厘米的矩形凹槽（即光源10的高度刚好为2厘米）；将数码管放进矩凹槽内，使显示数字的一面与光源板4共平面，用万能胶将数码管固定好；用电烙铁将两根细导线与数码管、电源、开关焊接，构成闭合回路。本实施例所述的电源为两节5号干电池或为其他的电源。

在本实施例中，光屏7靠近凸透镜6的一侧的中部设置有读取成像高度的刻度，这样就可以便于直接读出光源10所成像的高度。显示“6”字的数码管在光屏7上的像为倒立的“6”字，倒立的“6”字上面一横到下面一横的距离就等于像的高度。若光屏7上不标有刻度，也可以用尺子测量出光源10所成像的高度。

其他的装置构造及其实施方式同实施例1。

实施例3：

在实施例1和实施例2的基础上，在光具座1上安装驱动电机9，驱动电机9固定在靠近光源10一侧的光具座1上。与驱动电机9相配套的部件还有电源及控制开关。驱动电机9与光源支座3之间固定有伸缩杆8，驱动电机9通过伸缩杆8使光源支座3沿导轨2滑动。驱动电机9驱动伸缩杆8进行伸缩运动，与现有技术微型自动伸缩杆的实现原理类似。如图4所示，在两个导轨2的内侧对称开设带有凹槽的轨座13各一个，光源支座3、凸透镜支座15和光屏支座12的水平段的端部分别均设置有滚轮14，光源支座3、凸透镜支座15和光屏支座12分别通过滚轮14在轨座13内移动。

在实施凸透镜成像规律实验前，分别接通控制驱动电机9和光源10的开关，驱动电机9驱动伸缩杆8进行伸缩运动，伸缩杆8带动光源支座3沿导轨2滑动，即调节光源10与凸透镜6之间的距离，待光源10在光屏7上呈最清晰的像时，关闭控制驱动电机9的开关，读出标尺11，获得光源10与凸透镜6之间的距离、以及凸透镜6与光屏7之间的距离，得出凸透镜6的成像规律。

其他的装置构造及其实施方式同实施例1和实施例2。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了说明，但本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种凸透镜成像实验装置，包括导轨（2）及设置在导轨（2）上的凸透镜（6）、光屏（7）和光源板（4），光屏（7）和光源板（4）分布在凸透镜（6）的两侧，凸透镜（6）、光屏（7）和光源板（4）的水平中心线在同一条直线上，其特征在于：所述光源板（4）的中心处开设一凹槽，凹槽内安装有光源（10），且光源（10）与光源板（4）靠近凸透镜（6）一侧的板面处于同一平面，光源板（4）与导轨（2）滑动联接，所述光源（10）为电光源。

2.根据权利要求1所述的凸透镜成像实验装置，其特征在于：所述电光源为数码管，光源板（4）远离凸透镜（6）一侧的板面上固定有光源壳体（5），所述光源壳体（5）內设置有与光源（10）相联接的电源、开关和导线。

3.根据权利要求1所述的凸透镜成像实验装置，其特征在于：所述光屏（7）靠近凸透镜（6）的一侧的中部设置有读取成像高度的刻度。

4.根据权利要求1所述的凸透镜成像实验装置，其特征在于：所述导轨（2）为两个且相互平行，导轨（2）所在平面与水平面相平行，导轨（2）端部与两个光具座（1）固定联接。

5.根据权利要求4所述的凸透镜成像实验装置，其特征在于：所述光具座（1）之间固定有标尺（11），标尺（11）与导轨（2）相平行。

6.根据权利要求4所述的凸透镜成像实验装置，其特征在于：所述导轨（2）上设置有沿导轨（2）滑动的光屏支座（12）、凸透镜支座（15）和光源支座（3），所述光屏支座（12）与光屏（7）相联接，凸透镜支座（15）与凸透镜（6）相联接，光源支座（3）与光源板（4）相联接。

7.根据权利要求6所述的凸透镜成像实验装置，其特征在于：所述光具座（1）上安装驱动电机（9），驱动电机（9）与光源支座（3）之间固定有伸缩杆（8），驱动电机（9）通过伸缩杆（8）驱动光源支座（3）沿导轨（2）滑动。

8.根据权利要求6所述的凸透镜成像实验装置，其特征在于：所述导轨（2）的内侧对称开设带有凹槽的轨座（13）各一个，光屏支座（12）、凸透镜支座（15）和光源支座（3）与导轨（2）相联接的联接段的端部分别均设置有滚轮（14），光屏支座（12）、凸透镜支座（15）和光源支座（3）分别通过滚轮（14）在轨座（13）内移动。